Le projet FRELON (2017 – 2021), Développement et intégration d’un capteur LiDAR haute précision sur les systèmes drones a été monté dans le cadre de l’appel à projets FUI 23 en partenariat avec des industriels : Airbus DS, Delair-Tech, YellowScan, SNCF Réseau, RTE, EDF et ENEDIS et un laboratoire de l’ONERA. Le budget alloué par M3 Systems s’élève à 466 171€ HT, avec un co-financement apporté par la Région Occitanie à hauteur de 279 000 € HT. Dans ce projet, M3 Systems apporte son expertise en radionavigation, outils de test et de mesure des signaux GNSS et les méthodes de traitement du signal pour l’hybridation multi capteurs.
Le projet FRELON a pour objectif le développement et le test d’un système LiDAR complet autonome à grande portée répondant aux besoins technico-économiques du marché des utilisateurs finaux. Ce nouveau système LiDAR est destiné à être embarqué sur un drone de taille moyenne (catégorie E < 25 kg) dans le cadre du projet pour des missions automatiques, mais également sur tout type de vecteur aérien de type hélicoptère ou ULM.
L’ambition est de proposer une solution issue de la filière française, avec un tarif inférieur à la concurrence tout en étant mieux adapté aux besoins des donneurs d’ordres partenaires du projet (caractéristique de longue portée par rapport aux LiDAR traditionnellement embarqués sur drones).
Selon l’étude de marché Markets&Markets 2016 sur le marché LiDAR, les capteurs LiDAR ultralégers ouvrent un nouveau segment de marché (UAV LIDAR) qui va s’insérer entre les segments “Airborne” (LiDAR lourd embarqué dans un avion) et les segments “Ground-Based” (Terrestrial et Mobile – LiDAR légers montés sur trépied ou sur un véhicule mobile). Ce marché a une estimation de croissance de 35% par an. En plus du marché LiDAR pur, ce nouveau produit ouvrira plus de débouchés de marché aux plateformes drones et notamment aux fabricants français du consortium. Les estimations actuelles prévoient une croissance annuelle de marché de 18%. En prenant en compte l’exploitation d’un système de drones avec le capteur LiDAR, la croissance du marché des services associés est estimé à 25% annuel. Les partenaires constructeurs du système LiDAR et des plateformes pourraient donc ainsi prendre une part importante de ces nouveaux marchés grâce à un produit adapté. Les utilisateurs finaux partenaires auraient également à leur disposition une solution performante et avec une importante réduction de risques humains et de coût d’opération.
Le projet FRELON suit un schéma projet industriel classique de conception d’un nouveau produit :
- Conception et développement d’un sous-système Scanner Laser de longue portée (150 à 200m) et de précision centimétrique pour un poids et une consommation minimale (< 2kg et <20W)
- Conception et développement d’un sous-système de positionnement permettant un géo-positionnement centimétrique pour un poids inférieur à 400g
- Conception d’un système LiDAR autonome (batterie, ordinateur de bord et enregistrement des données) novateur sur deux points :
- Polyvalent et compatible grande élongation (batterie et stockage des données)
- Disposant d’interfaces physiques permettant la combinaison de multiples capteurs en maitrisant les offset capteurs indispensables à la fourniture d’analyses de données combinatoires de qualité.
- Prise en compte en amont de la conception des exigences des missions drone automatiques de longue endurance des grands donneurs d’ordre avec utilisation des modèles numériques développés par l’ONERA qui valideront l’analyse de performance et permettront d’accélérer et fiabiliser les développements.
Le consortium FRELON est organisé autour des différents acteurs de la chaîne de la valeur. Tout d’abord des PMEs innovantes au coeur des verrous technologiques qui vont concevoir le démonstrateur de système LiDAR et ses sous-systèmes ultra-optimisés pour le compromis masse performance coût comprenant entre autres le scanner laser, la centrale inertielle et le positionnement (YellowScan et M3 Systems). Ensuite des constructeurs / opérateurs de drones (la PME Delair-Tech et Airbus Defence and Space) sur lesquels le système LiDAR sera monté et testé. L’Onera est reconnu pour son expertise dans le domaine des imageurs laser 3D et apportera son soutien à la validation des performances du système développé en fonction des scénarios identifiés. Enfin des utilisateurs finaux (EDF, RTE, Enedis et SNCF Réseau) interviennent directement sur les spécifications du système, fournissent les sites réels pour les expérimentations in-situ et valident les capacités opérationnelles du système FRELON. EDF apporte en particulier son expertise pour le traitement de l’ensemble des jeux de données des différentes expérimentations avec le nouveau LIDAR afin de comparer les données obtenues avec les relevés terrestres et qualifier en toute objectivité les performances de ce nouveau capteur pour l’ensemble des besoins opérationnels des utilisateurs finaux.
Dans le cadre du projet FRELON, l’objectif de M3 Systems est de développer un système de positionnement de haute précision pour la tête LIDAR du projet. Des solutions existent sur le marché, mais la compétitivité française est mise à défaut. Grace au projet, M3 Systems vise le développement d’une solution de haute précision, à coût inférieur aux solutions actuelles et adaptée à la tête LiDAR du projet. En effet, la précision des données fournies par un LIDAR est directement liée à la qualité de la tête laser, mais aussi du dispositif de positionnement surtout pour un appareil longue portée. Alors que la problématique d’intégration sur drone contraint le volume, la masse et la consommation électrique du système, les partenaires du consortium vont se baser sur leur expertise des sous-systèmes LiDAR pour développer un démonstrateur en vue d’un produit plus performant et moins onéreux que les systèmes actuels.
De plus, cette solution pourra être réutilisable dans d’autres applications, telles que les SAR (Synthetic Aperture Radar) qui nécessitent également une grande précision de positionnement dans l’espace afin de rendre leurs données exploitables. Ainsi, M3Systems se positionne dans les équipements de charge utiles pour les drones.
Au-delà d’un système de positionnement pour la tête LiDAR, M3 Systems cherche à développer un système de charge utile générique permettant de s’adapter à différents types de capteur, de capturer leurs données en les synchronisant dans le temps et fournir en temps réel pour la station sol une information de bon fonctionnement de la capture en cours. Une tâche spécifique est prévue pour ce point dans le projet FRELON. Cela augmente considérablement les perspectives d’industrialisation et de déploiement commercial pour M3 Systems.
